張 敏

上海建工二建集團有限公司 上海 200080

2019年11月，習近平總書記視察上海楊浦區(qū)濱江公共空間時強調(diào)：“文化是城市的靈魂。城市歷史文化遺存是前人智慧的積淀，是城市內(nèi)涵、品質(zhì)、特色的重要標志。要妥善處理好保護和發(fā)展的關系，注重延續(xù)城市歷史文脈，像對待‘老人’一樣尊重和善待城市中的老建筑，保留城市歷史文化記憶，讓人們記得住歷史、記得住鄉(xiāng)愁，堅定文化自信，增強家國情懷[1]?！背鞘兄械臍v史建筑是社會經(jīng)濟文化發(fā)展的見證者，保有時代記憶。但由于歷史建筑建造年代較遠，建筑功能無法滿足當代的使用需求，常常需要改造更新。針對歷史建筑的改造通常是兩方面的，一方面提升建筑自身的承載力與抗震能力，另一方面則是改善建筑功能和內(nèi)部空間[2-3]。

歷史保護建筑改造中，具有獨特建筑風格的保留外墻往往是改造的重點和難點。2012年，上海益豐洋行的改擴建工程對建筑外立面進行保留，對內(nèi)部結構進行置換并改建，徐楊斌等[4]通過在保留外墻內(nèi)側施工厚100 mm的鋼筋混凝土內(nèi)襯墻對外墻進行加固，為防止一次性澆筑對墻體損傷較大，采用多次澆筑的方法，效果良好，但該文未提及外墻在內(nèi)部結構置換過程中如何支護。2013年，在哈爾濱第八百貨商店改造工程中，孫緒杰等[5]通過控制建筑物各層木樓板、木梁的拆除順序，利用既有結構作為保留墻體的臨時支撐，內(nèi)部結構的拆除和新建從下往上交替進行，從而保證了保留外墻在施工過程中的安全，形成自支撐的施工方法。2017年，上海靜安區(qū)一民國時期優(yōu)秀歷史建筑改造，該建筑保留英式風格的外立面，在外墻內(nèi)側使用厚50 mm鋼筋混凝土面層進行加固處理，為保證施工質(zhì)量，混凝土采用噴射工藝，該項目未對內(nèi)部結構進行置換，僅做加固處理[6]。現(xiàn)有研究多集中在研究保留外墻的加固方法，關于拆除內(nèi)部結構后如何對外墻體進行支撐保護的研究較少。

2021年8月，住建部發(fā)布了《關于實施城市更新行動中防止大拆大建問題的通知》。在歷史建筑改造過程中如何尋求保護與改造之間的平衡，是城市更新的關鍵問題。在此背景下，歷史建筑的“熱水瓶換膽”改造方式是一種比較好的解決方案。該方法通過保留歷史建筑的外墻、對內(nèi)部結構進行整體置換，內(nèi)部新建結構與保留外墻重新連接成為整體，即可在保存建筑原有外觀風貌的前提下完成內(nèi)部結構的功能改造升級。

本文以上海市南京東路179號街坊歷史建筑群改造工程為背景，不同于常規(guī)的改造工程，本工程對原有建筑內(nèi)部結構進行置換改造，改造過程中保留的單片外墻保護難度大。本文研究探討了3種歷史建筑“熱水瓶換膽”改造時的外墻臨時支護體系。

1 工程概況

南京東路179號街坊位于外灘國家級歷史風貌區(qū)，地處南京東路與江西中路交會處（圖1），內(nèi)部包括中央商場、華僑大樓、新康大樓和美倫大樓等4組上海市優(yōu)秀歷史建筑。這些建筑均建于1910～1930年間。

圖1 南京東路179號街坊內(nèi)部建筑分布

南京東路179號街坊內(nèi)的歷史建筑群整體呈現(xiàn)新古典主義歐陸風格，外墻精致美觀，形成了外灘“第二立面”的獨特風貌。經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)，街坊內(nèi)的歷史建筑存在傾斜和老化等問題，且建筑功能已不能滿足現(xiàn)代社會的使用需求。為了使老建筑在新時代重煥生機，上海外灘投資開發(fā)集團決定按照“重現(xiàn)風貌，重塑功能”的原則，對南京東路179號街坊進行保護性改造。依照改造原則，最終決定保留具有歷史藝術價值的外墻以保持沿街立面原有風貌不變，同時對內(nèi)部結構進行整體置換，從而賦予老建筑新的功能。

這種保留建筑外立面、內(nèi)部結構置換的改造方式重點在于保留外墻如何支護的問題，必須確保單片保留外墻在整個施工期間不發(fā)生損傷。由于歷史建筑往往存在不同程度的傾斜和結構老化等問題，因此應針對建筑物進行詳細分析后確定外墻的支護方法。

由于南京東路179號街坊中每組歷史建筑的情況和改造需求各不相同，改造過程中保留外墻臨時支護體系的設計思路也獨具特色。下文將針對各類支護體系的設計思路和工藝流程進行探討。

2 中央商場外墻支護體系

2.1 建筑概況及改造需求

中央商場始建于1929年，原為4層鋼筋混凝土框架結構，后加建至6層，加建部分為混合結構。房屋質(zhì)量檢測結果表明中央商場建筑未發(fā)生明顯傾斜，各結構構件的截面尺寸和配筋與設計圖紙基本相符，但部分梁板柱有不同程度的露筋與銹蝕。

中央商場改造需保持外墻歷史風貌不變，對加建層進行拆除，對內(nèi)部結構進行置換。

2.2 支護體系設計

中央商場為鋼筋混凝土框架結構，保留外墻由框架梁柱與墻體共同組成，建筑基本未發(fā)生傾斜，保留墻體垂直度較好，保留墻體高度為15 m，初步驗算表明，保留墻體自身具備良好的抵抗側向荷載（抗側）的能力。

在保留外墻支護體系設計中，考慮利用保留外墻良好的抗側能力。由于外墻中框架結構與填充墻體的整體性較弱，因此對保留墻體內(nèi)表面使用混凝土面層進行加固。一方面提高保留外墻的整體性，另一方面在混凝土面層與樓板和梁的位置處預留鋼筋，便于后面新建結構與保留外墻進行連接。為了減小保留墻體在施工過程中的差異沉降，對四面墻體進行基礎托換，考慮到整體托換不均勻沉降的風險較大，因此分段進行托換，墻體對稱位置可同時進行托換。由于中央商場四面保留墻體大致呈正方形，墻角處容易出現(xiàn)應力集中而產(chǎn)生破壞變形，因此在墻角處設置支撐，沿不同高度布置多層角支撐，以提高墻體轉(zhuǎn)角處的變形能力。

2.3 支護體系工藝流程

根據(jù)中央商場確定的支護體系為自承重式外墻支護體系，該支護體系的工藝流程為：對保留墻體進行基礎托換→保留墻體內(nèi)表面使用混凝土面層加固→保留外墻轉(zhuǎn)角處設置臨時鋼支撐→內(nèi)部結構拆除→內(nèi)部結構新建并與保留外墻連接→拆除臨時鋼支撐。

自承重式外墻支護體系主要依靠墻體自身良好的抗側能力，形式較簡單，支護構件較少。外墻支護結構對建筑內(nèi)部結構的拆除與新建施工影響較小，是一種比較經(jīng)濟的支護體系。該支護體系適合于保留墻體高度較低且墻體具有良好抗側能力的歷史建筑。

3 華僑大樓外墻支護體系

3.1 建筑概況及改造需求

華僑大樓始建于1924年，原結構為9層鋼筋混凝土框架結構，南北長38.1 m，東西長19.1 m，保留墻體最大高度為27.6 m。華僑大樓改造需求為保留四周外墻歷史風貌，拆除加建部分及內(nèi)部鋼筋混凝土結構，內(nèi)部新建鋼框架結構。

3.2 支護體系設計

華僑大樓保留外墻為豎向平面框架結構，外墻自身承載力較好。然而，由于華僑大樓保留墻體較高，計算表明，如果僅對外墻內(nèi)表面進行混凝土面層加固，墻體穩(wěn)定性依然較差，外墻頂部變形不滿足規(guī)范要求。因此，考慮在建筑內(nèi)部保留外墻的梁柱部位設置水平支撐，沿不同高度布置，以提高保留外墻的抗側能力。但由于華僑大樓雙向跨度較大，考慮到內(nèi)部施工操作空間和便利性問題，決定在建筑內(nèi)部設置鋼結構臨時核心筒（圖2）。核心筒的水平抗側能力較強，保留外墻通過水平鋼支撐與核心筒相連接，可將保留外墻的水平荷載通過水平支撐傳遞到核心筒上，從而保證保留外墻的穩(wěn)固性。

圖2 華僑大樓外墻支護結構

3.3 支護體系工藝流程

根據(jù)華僑大樓確定的支護體系為核心筒＋鋼支撐支護體系，該支護體系的工藝流程為：對保留墻體進行基礎托換→保留墻體內(nèi)表面使用混凝土面層加固→老建筑樓板局部開洞安裝核心筒→安裝核心筒與保留外墻之間的水平支撐→拆除原鋼筋混凝土結構，新建內(nèi)部結構→先后拆除臨時鋼支撐與核心筒→核心筒位置處樓板洞口補全。

核心筒＋鋼支撐支護體系依靠鋼支撐將保留墻體的荷載傳遞至核心筒上，保留墻體與核心筒共同承擔水平荷載，該體系荷載傳遞路徑簡單明確，需要保留墻體具備一定的抗側能力。由于建筑樓層間布置了鋼支撐，該支護體系對內(nèi)部結構的拆除與新建施工有一定程度的影響。該支護體系適合于保留墻體高度較高且墻體具有良好抗側能力的歷史建筑。

4 新康大樓外墻支護體系

4.1 建筑概況及改造需求

新康大樓最初設計為6層混凝土框架結構，后加建至9層，外墻采用鋼筋混凝土墻。大樓基本呈矩形，南北長53.05 m，東西長21.44 m，保留墻體最大高度為24 m。房屋質(zhì)量檢測結果表明，新康大樓混凝土強度離散性較大，構件配筋少于原設計要求，且大樓在東西和南北兩個方向均存在不同程度的傾斜。

新康大樓改造的需求為保留三面沿街外墻、拆除并置換內(nèi)部結構，并在其正下方逆作開發(fā)5層地下室。新康大樓的工況最為復雜，且建筑自身質(zhì)量較差，外墻保護難度最大。

4.2 支護體系設計

由于新康大樓僅保留沿街三面外墻，且保留外墻存在傾斜和損傷較為嚴重的問題，由三面外墻組成的結構體系非常不穩(wěn)定，無法單獨自立。因此，首先考慮在保留外墻的兩側使用型鋼組成的鋼框架進行包裹，保留墻體被固定在兩側鋼框架內(nèi)，以提高墻體的臨時剛度和承載力，并通過加設鋼結構臨時核心筒和鋼桁架，形成四面穩(wěn)定的支撐體系。此外，為減小保留外墻在施工過程中的差異沉降，對墻體實施了基礎托換，由于墻體較長，因此采用對稱分段的方法進行基礎托換。

由于新康大樓下方需要逆作開發(fā)5層地下室，需要在保留外墻的內(nèi)部留出足夠的空間進行樁基和地下連續(xù)墻施工。因此，新康大樓采用了便于安裝與拆卸的鋼桁架水平支撐，提高了內(nèi)部施工空間的靈活性（圖3）。

圖3 新康大樓外墻支護結構

4.3 支護體系工藝流程

根據(jù)新康大樓確定的支護體系為外墻鋼框架＋核心筒＋鋼桁架支撐支護體系，該支護體系的工藝流程為：對保留墻體進行基礎托換→施工保留墻體兩側的鋼架，施工鋼結構臨時核心筒→通過鋼桁架支撐將核心筒與外墻鋼框架進行連接→拆除原鋼筋混凝土結構，新建內(nèi)部結構→外墻鋼架拆除工作與外墻和新建結構連接工作從上往下交替進行→拆除鋼桁架支撐、核心筒。

外墻鋼框架＋核心筒＋鋼桁架支撐支護體系依靠外墻鋼框架將保留外墻包裹住，通過鋼桁架支撐將鋼框架與核心筒相連，外墻的水平荷載由鋼框架與核心筒共同承擔，該體系荷載傳遞路徑明確。由于需要在保留外墻兩邊布置鋼框架，故該體系的施工難度較大，且建筑內(nèi)部鋼框架與鋼桁架支撐對建筑內(nèi)部結構拆除和新建有一定程度的影響。該體系適合于保留墻體較高且承載能力較差的歷史建筑，也適合于非四面墻體均保留的歷史建筑。

5 美倫大樓外墻支護體系

美倫大樓包括了美倫北樓、美倫西樓和美倫南樓。美倫北樓僅對原結構進行加固處理，美倫西樓的支護體系與中央商場類似，美倫南樓最為復雜，僅保留南側和西側兩面墻體，墻體高度為24.2 m[7]。

由于美倫北樓只進行加固處理，因此可將美倫北樓視為核心筒，其余墻體的水平荷載最終由美倫北樓承擔。美倫南樓南側墻體為框架結構，房屋質(zhì)量檢測結果表明該墻體存在較多薄弱位置且墻體高度較高，與新康大樓保留外墻的情況類似，因此考慮對南側墻體兩側使用鋼框架進行包裹。由于美倫南樓南側墻體距離美倫北樓較遠，因此考慮通過鋼結構核心筒和平面鋼桁架支撐與美倫北樓進行水平連接。美倫南樓西側墻體為鋼筋混凝土墻，承載力較好，可充分利用墻體自身承載能力，僅在轉(zhuǎn)角處沿不同高度設置水平支撐。西側墻體的另一側同樣通過核心筒與水平鋼桁架與美倫北樓進行連接。美倫南樓所有保留墻體的水平荷載最終全部傳遞到美倫北樓[8]。

美倫南樓外墻支護體系可視為自承重式支護體系與外墻鋼框架＋核心筒＋鋼桁架支撐支護體系的組合應用。

6 結語

本文對上海市南京東路179號街坊中的4組歷史保護建筑改造概況進行了介紹，通過對每組建筑改造前概況和改造需求進行分析，闡述了每組建筑外墻支護體系的設計過程，分別形成自承重式外墻支護體系、核心筒＋鋼支撐支護體系和外墻鋼框架＋核心筒＋鋼桁架支撐支護體系3種支護體系，并對各支護體系的工藝流程進行總結。以上3種支護體系既可以單獨使用，又可以根據(jù)實際工程靈活組合應用。

本工程于2021年順利完工，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，施工過程中外墻的變形和應力均在合理范圍內(nèi)。實踐證明3種支護體系在整個施工過程中對保留外墻起到了良好的保護作用，而且支護體系對現(xiàn)場施工的影響很小。

南京東路179號街坊改造項目充分利用了歷史建筑地下空間，最大程度地保留了歷史建筑的歷史人文風貌和時代記憶。通過對歷史建筑內(nèi)部空間進行有機更新改造，升級了建筑功能和使用體驗。同時，對街區(qū)整體環(huán)境和業(yè)態(tài)進行了改善，打造了多元文化融合的潮流商業(yè)街區(qū)，為歷史建筑群激發(fā)了新的商業(yè)活力。本項目不僅有效地提高了歷史建筑的商業(yè)價值，原位開發(fā)的5層地下室還緩解了南京路繁華路段停車難的問題。近些年來，隨著城市更新熱度的逐年遞增，越來越多的歷史保護建筑將開展保護性改造，此項目為歷史保護建筑的改造提供了新思路、新工藝，可供類似工程借鑒。